DE68918436T2

DE68918436T2 - Adsorptives Trennungsverfahren zur Reinigung von 2,6-Dimethylnaphthalin.

Info

Publication number: DE68918436T2
Application number: DE1989618436
Authority: DE
Inventors: Timothy J Barder; Simon H Hobbs
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2009-05-27
Also published as: DE68918436D1

Description

Die Erfindung betrifft die Trennung von Kohlenwasserstoffen durch die Verwendung von adsorptiver Trennung, bei der ein ein Kohlenwasserstoffgemisch enthaltender Beschickungsstrom in Berührung mit einem festen Adsorbens gebracht wird, welches selektiv einen oder mehrere der Kohlenwasserstoffe zurückhält. Die Erfindung betrifft speziell die adsorptive Festbettabtrennung von 2,6-Dimethylnaphthalin ("2,6-DMN") von einem Beschickungsstrom, der ein Gemisch von Dimethylnaphthalin ("DMN")-Isomeren umfaßt. Spezieller betrifft die Erfindung ein adsorptives Trennverfahren zur Reinigung von 2,6-DMN aus einem Beschickungsgemisch, das DMN-Isomere umfaßt, indem man ein geeignetes Adsorbens-Desorbenssystem verwendet, das zweistufig arbeitet.

Hintergrund der Erfindung

2,6-DMN mit hoher Reinheit ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Herstellung von 2,6-Naphthalindicarbonsäure ("2,6-NDCA"). Außerdem besitzen sich von 2,6-NDCA herleitende Polymere bekanntermaßen Eigenschaften, die sie bei bestimmten Anwendungen im Vergleich mit anderen Polymeren, wie jenen, die sich von Terephthalsäure herleiten, erwünschter machen. Solche bevorzugten Polymere schließen jene, wie Polyester, Polyamide und Polyaramide, ein.
Es ist gewerblich möglich, 2,6-DMN aus bestimmten üblichen industriellen Quellen, nämlich schwerem katalytischem Reformat, Rückführöl aus Krackverfahren mit katalytischem Fluid oder Kohleteer, zu erhalten. Statt dessen ist es möglich, ein Isomerengemisch von DMN zu synthetisieren.
Ungeachtet der Quelle des 2,6-DMN findet sich ein solches Material unabänderlich in Verbindung mit einem Isomerengemisch von Dimethylnaphthalinen und anderen Verunreinigungen, was die Reinigung von 2,6-DMN nicht ganz einfach macht. Besonders schwierig ist die Trennung des Gemisches des 2,6-DMN- und 2,7-DMN-Isomers, die während der Reinigung ein binäres eutektisches Gemisch von etwa 42% 2,6-DMN und 58% 2,7-DMN bilden. Dieses eutektische Gemisch kann nicht durch Destillation oder Lösungsmittelkristallisation aufgetrennt werden.
Derzeitige Verfahren zur Gewinnung von 2,6-DMN hoher Reinheit schließen die Verwendung des Betriebs aufeinanderfolgender Einheiten ein, wie adsorptive Trennung gefolgt von Kristallisation und/oder Komplexbildungsreaktionen, um ein 2,6-DMN-Produkt hoher Reinheit zu erreichen.
Beispielsweise lehrt Hedge in der US-Patentschrift 3 668 267, daß ein adsorptives Trennverfahren unter Verwendung eines mit Natrium ausgetauschten Zeolithadsorbens vom Typ Y in Verbindung mit einer anschließenden Kristallisationsstufe verwendet werden kann, um annehmbar reines 2,6-DMN zu erhalten. In einem solchen Fall überführte die Adsorptionsstufe selektiv 2,6-DMN in einen Raffinatstrom, welcher seinerseits als die Beschickung zu der Kristallisationsstufe verwendet wurde. Hedge beschrieb auch die Fähigkeit eines Zeoliths vom Typ L, selektiv das 2,6-DMN-Isomere aus einem DMN-Beschickungsgemisch zu adsorbieren, doch wurde das oben genannte zweistufige Verfahren (d. h. adsorptive Trennung und nachfolgende Kristallisation) so beschrieben, daß es ein 2,6-DMN-Produkt überlegener Qualität erzeugt.
Anschließend lehrt Hedge in der US-Patentschrift 3 772 399 ein Verfahren zur Abtrennung von 2,6-DMN von einem Gemisch, das 2,6-DMN und 1,5-DMN enthält, unter Verwendung eines teilweise dehydratisierten Zeolithadsorbens vom Typ L.
Die japanische Veröffentlichung Nr. 24 063 287 dürfte insoweit relevant sein, als darin die Neigung von 2,6-DMN gelehrt wird, stärker an mit Kalium ausgetauschtem Zeolithadsorbens vom Typ X gegenüber dem 1,4-DMN-Isomeren adsorbiert zu werden. Im Gegensatz dazu fanden wir, daß ein solches Adsorbens, wenn es entweder mit einem Toluol- oder einem Monochlorbenzoldesorbensmaterial verwendet wird, immer eine Neigung zeigt, das 2,6-DMN- Isomere in Bezug auf die anderen DMN-Isomeren abzuweisen.
Es wird als relevant angesehen, daß sich die Adsorptionverfahren nach dem Stand der Technik hauptsächlich mit anderen Methoden als 2,6-DMN-Adsorptionsverfahren befaßten und daß die Endreinigung von 2,6-DMN nach dem Stand der Technik durch nichtadsorptive Mittel nach der adsorptiven Entfernung des anderen eutektischen Bestandteils, z. B. 2,7-DMN, durchgeführt wird.
Es wurde nun festgestellt, daß es möglich ist, die Reinigung von 2,6-DMN aus einem Gemisch von DMN-Isomeren und anderen Verunreinigungen in einem vollständig adsorptiven zweistufigen Trennverfahren zu bewirken, in welchem während der ersten Stufe das 2,6-DMN zu einem Raffinatstrom abgewiesen wird und die restlichen DMN-Isomeren selektiv adsorbiert werden, wobei auf dieses Arbeiten eine zweite Stufe folgt, in welcher das 2,6-DMN aus dem jetzt nicht-2,6-DMN-verarmten Material des Raffinatstromes adsorbiert wird.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine beiden Stufen gemeinsame Adsorbens-Desorbenskombination verwendet. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein zweistufiges System mit zwei Adsorbentien mit einem gemeinsamen Desorbens verwendet. Wenn eine außergewöhnliche Reinheit von 2,6-DMN-Produkt erwünscht ist, wird festgestellt, daß ein solches zweistufiges Verfahren durch Hinzufügung einer Endkristallisationsstufe oder anderer herkömmlicher Mittel nach dem Stand der Technik ergänzt werden kann.
Nach der vorliegenden Erfindung bekommt man ein adsorptives Trennverfahren zur Gewinnung von gereinigtem 2,6-Dimethylnaphthalin aus einem Beschickungsgemisch, das 2,6-Dimethylnaphthalin und wenigstens ein Isomeres desselben umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennverfahren unter Anwendung zweier getrennter Adsorptionsstufen erfolgt, bei denen jeweils ein simuliertes Adsorbens-Fließbett verwendet wird, und daß das Verfahren einschließt, daß man
(i) das Beschickungsgemisch in einer ersten Adsorptionsstufe mit einem selektiven Adsorbens, das einen mit Kalium ausgetauschten Zeolith X umfaßt, für die selektive Adsorption von anderem Material als 2,6-Dimethylnaphthalin aus dem Beschickungsgemisch und dessen Abtrennung von einem Raffinatstrom der ersten Stufe in Berührung bringt und die selektiv adsorbierten Komponenten von dem Adsorbens der ersten Stufe durch Berührung mit einem Desorbens der ersten Stufe desorbiert, welches Toluol oder Chlorbenzol umfaßt, um einen Extraktstrom der ersten Stufe zu bilden, wobei die relativen Fließgeschwindigkeiten der Extrakt- und Raffinatströme der ersten Stufe so eingestellt werden, daß man einen Raffinatstrom der ersten Stufe erzeugt, der in bezug auf das Beschickungsgemisch an 2,6-Dimethylnaphthalin angereichert ist, und
(ii) wenigstens einen Teil des Raffinatstromes der ersten Stufe mit einem selektiven Adsorbens der zweiten Stufe für die selektive Adsorption von 2,6-Dimethylnaphthalin aus dem Raffinatstrom der ersten Stufe und seine Abtrennung von dem Raffinatstrom der zweiten Stufe in Berührung bringt und das selektiv adsorbierte Material von dem Adsorbens der zweiten Stufe durch Berührung mit einem Desorbens der zweiten Stufe desorbiert, um einen Extraktstrom der zweiten Stufe zu bilden, wobei die relativen Fließgeschwindigkeiten der Extrakt- und Raffinatströme der zweiten Stufe so eingestellt werden, daß man einen Extraktstrom der zweiten Stufe erzeugt, der in bezug auf den Raffinatstrom der ersten Stufe an 2,6-Dimethylnaphthalin angereichert ist.
In dem Verfahren unserer Erfindung befaßt sich die am meisten bevorzugte Ausführungsform mit der Verwendung eines bestimmten Adsorbens in jeder Stufe und einem beiden Stufen gemeinsamen Desorbensmaterial.
Es ist auch möglich, unser Verfahren in Verbindung mit und nach und/oder vor einer oder mehreren Fraktionierungsstufen nach dem Stand der Technik zu verwenden, um so ein 2,6- DMN-Produkt mit verbesserter Reinheit zu erhalten, obwohl ein solches Arbeiten nicht die bevorzugte Ausführungsform unserer Erfindung ist.
Das adsorptive Trennverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung des Adsorbens als ein ortsfestes Bett oder unter Verwendung von Techniken zur Simulierung der Bewegung des Adsorbensbettes in jeder Stufe durchgeführt. Die adsorptive Trennzone kann daher ein einfaches Schwingbettsystem umfassen, wobei ein oder mehrere Adsorbensbetten verwendet werden, die erwünschte(n) chemische(n) Verbindung(en) aufzufangen, während früher verwendete Betten durch die Verwendung eines Desorbens und gegebenenfalls durch gleichzeitige Temperatursteigerung, Druckverminderung oder eine Kombination von beiden oder mehreren dieser üblicherweise verwendeten Regeneriertechniken regeneriert werden. Eine weitere mögliche Abwandlung des Betriebs der adsorptiven Trennzone resultiert aus der Möglichkeit, die Adsorbensbetten entweder unter Dampfphasen- oder unter Flüssigphasenbedingungen zu betreiben. Die Verwendung von Flüssigphasenmethoden ist bevorzugt. Bestimmte Vorteile erhält man durch Verwendung eines simulierten Adsorbensfließbettes. Diese Vorteile schließen die kontinuierliche Erzeugung eines Produktstromes hoher Reinheit ein, während ein Abrieb des Adsorbens vermieden wird. Vorzugsweise ist der simulierte Fluß des Bettes von festem Adsorbens und der verschiedenen eintretenden flüssigen Ströme, wie der Beschickungs- und Desorbensströme, im Gegenstrom.
Zwei getrennte Wirkungen sind in dieser Simulierung enthalten. Die erste dieser Wirkungen ist die Aufrechterhaltung eines Nettofließmittelflusses durch das Adsorbensbett in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der simulierten Bewegung des Adsorbens. Dies erfolgt durch die Verwendung einer Pumpe, die betriebsmäßig so verbunden ist, daß sie diese Zirkulation entlang der Länge des gesamten Adsorbensbettes erreicht. Die zweite in der Simulierung der Bewegung des Adsorbens eingeschlossene Wirkung ist die jeweilige periodische Bewegung des Ortes der verschiedenen Zonen, wie der Adsorptionszone, entlang der Länge des Adsorbensbettes. Diese jeweilige Bewegung des Ortes der verschiedenen Zonen erfolgt schrittweise in einer Richtung durch periodisches Vorrücken der Punkte, an denen die Ströme in das Adsorbensbett eintreten, und der Punkte, an denen die Auslaufströme von dem Adsorbensbett abgezogen werden. Es sind nur die Orte der Zonen, die durch die betreffenden Beschickungs- und Abzugspunkte definiert sind, entlang des Adsorbensbettes, die verändert werden. Das Adsorbensbett selbst ist ortsfest und bewegt sich nicht.
Das Adsorbensbett kann in einem oder mehreren getrennten untereinander verbundenen Behältern enthalten sein. In einer großen Anzahl von Punkten entlang der Länge des Adsorbensbettes, typischerweise 8 bis 20, sind die geeigneten Öffnungen und Leitungen vorgesehen, um die Zuführung oder das Abziehen von Flüssigkeit zu gestatten. An jedem dieser Punkte ist vorzugsweise eine Verengung des Querschnittes des Adsorbensbettes durch einen Flüssigkeitsverteiler-Sammler vorgesehen. Diese können ähnlich der in den US-Patentschriften 3 208 833, 3 214 247 und 3 523 762 beschriebenen Apparatur sein. Diese Verteiler-Sammler dienen zur Unterstützung der Erzeugung und Aufrechterhaltung einer idealen Strömung der Fließmittel entlang der Länge des Adsorbensbettes. Die beiden Punkte, an denen irgendein Strom in das Adsorbensbett eintritt und der entsprechende Ausflußstrom das Adsorbensbett verläßt, sind durch wenigstens zwei oder mehr potentielle Fließmittelbeschickungs- oder -abzugspunkte voneinander getrennt, die nicht verwendet werden. Beispielsweise kann der Beschickungsstrom in die Adsorptionszone an einem Punkt eintreten und an neun potentiellen Abzugspunkten vorbeifließen und durch neun Verteiler-Sammler fließen, bevor er den Punkt erreicht, an welchem er aus dem Adsorbensbett als der Raffinatstrom abgezogen wird.
Die allmähliche und anteilweise Bewegung der Adsorptionszone erreicht man durch periodisches Vorrücken der jeweiligen Flüssigkeitszugabe- oder -abzugspunkte zu dem nächsten verfügbaren potentiellen Punkt. Das heißt, bei jedem Vorrücken der Adsorptionszone bewegen sich die Grenzen, welche den Beginn und das Ende jeder Zone markieren, um den relativ gleichmäßigen Abstand zwischen zwei benachbarten potentiellen Flüssigkeitszugabe- oder -abzugspunkten. Der Hauptteil der Zone ist unbeeinflußt und bleibt intakt, da sich die Zone an mehreren dieser Fließmittelüberführungspunkte vorbei erstreckt.
Das Schalten der Fließmittelströme an diesen vielen verschiedenen Orten kann durch einen Mehrfachventil-Verteiler oder durch die Verwendung eines Drehventils mit mehreren Öffnungen erfolgen. Eine zentrale digitale Steuerung wird vorzugsweise verwendet, um den Betrieb des Drehventils oder des Verteilers zu regeln.
Es ist wichtig festzustellen, daß die Anlage für das adsorptive Trennverfahren, wie jede Verfahrens- "Anlage", in Reihe in Stufen mit einer anderen adsorptiven Trennanlage oder solchen Anlagen verbunden sein kann, um ein erwünschtes Gesamtbetriebsergebnis zu erzielen. Allgemein ist dies insofern nicht erforderlich, als ein in dem einzelnen Anlagen betrieb verwendetes Adsorbens- und Desorbenssystem normalerweise so ausgewählt wird, daß es geeignet ist, die erwünschte Trennung in einer einzigen Stufe zu bewirken. In dem Maße, in dem eine solche einzelne adsorptive Trennstufe jedoch nicht in der Lage ist, das erwünschte Produkt zu erzielen, können zwei oder mehrere solcher Stufen in Reihe miteinander verbunden werden, um ein solches Ergebnis zu erzielen.
Einem Fachmann wird es klar sein, daß ein solcher Stufenbetrieb in der gleichen Vorrichtung durchgeführt werden kann, wenn die Stufen mit Zwischenproduktspeicherung in einer geeigneten Zeitsequenz durchgeführt werden, d. h. in einer "entworfenen" Betriebsweise. Natürlich ist ein solcher entworfener Betrieb in einem adsorptiven Trennverfahren nur wahrscheinlich auf gewerblicher Basis bei der Komplexität von Adsorbensbeladung und -entladung wirtschaftlich durchführbar, wenn das gleiche Adsorbens in beiden Stufen verwendet wird. Außerdem können die Ähnlichkeit oder Unverträglichkeit physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften des Desorbens oder der Desorbentien, die in jeder Stufe erforderlich sind, die Durchführbarkeit einer Anwendung eines entworfenen Stufenbetriebs bestimmen.
Außerdem erfüllt gewöhnlich in einem Stufenverfahren jede Stufe den gleichen Zweck und arbeitet in der gleichen Weise wie die Stufe(n), die vorausgeht oder vorausgehen, doch ist das Produkt solcher Abstromstufe(n) besser in bezug auf das Produkt der Aufstromstufe(n) wegen der verbesserten Qualität des Materials, das einer solchen Abstromstufe oder solchen Abstromstufen zugeführt wird, in bezug auf das Material, das der Aufstromstufe oder den Aufstromstufen zugeführt wird. So ist gewöhnlich jede Stufe eine betriebsmäßige Widerspiegelung jeder anderen Stufe. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall. Man bemerke, daß es möglich ist, die gleiche Vorrichtung für zwei bestimmte Operationen zu benutzen je nach der zur fraglichen Zeit in einer solchen Stufe oder solchen Stufen angewendeten Arbeitstechnik. Beispielsweise kann eine Destillationskolonne verwendet werden, um verschiedene Gemische unter anderem je nach der Menge der Energiezufuhr zu dem Aufkocher der Kolonne und den Fließgeschwindigkeiten in die Kolonne, in der Kolonne und aus der Kolonne zu trennen. Entsprechend wird in einer Ausführungsform der Erfindung der Betrieb einer einzelnen Adsorbens-/Desorbensapparatur durch geeignete Einstellung der äußeren Fließgeschwindigkeiten der Stufe verändert. Das heißt speziell, in einer Ausführungsform unserer Erfindung wird nur durch Variieren einer oder mehrerer der äußeren Fließgeschwindigkeiten des Anlagenbetriebs die erwünschte Komponente (in diesem Fall 2,6-DMN) des Beschickungsstromes selektiv entweder zu dem Extraktstrom (d. h. 2,6-DMN-extrahierende Bedingungen) oder zu dem Raffinatstrom (d. h. 2,6-DMN-abweisende Bedingungen) einer solchen Stufe gerichtet, ohne den Adsorbens- oder Desorbenstyp in einer solchen Apparatur zu verändern. Eine solche reine Veränderung einer Betriebsvariablen gestattet die Verwendung eines effizienten entworfenen Betriebs in einer einzelnen Apparatur. Außerdem wurde nun die geeignete Adsorbens-Desorbenskombination gefunden, die die Verwendung dieser Betriebstechnik zum Reinigen von 2,6-DMN erlaubt. Speziell wurde gezeigt, daß die Verwendung von mit Kalium ausgetauschtem Zeolith vom Typ X und eines Toluol umfassenden Desorbens geeignet funktioniert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das zweistufige Verfahren effizienter unter Verwendung einer Apparatur mit zwei getrennten Einheiten praktiziert. Eine jede solche Stufe benutzt ein geeignetes, aber bestimmtes Adsorbensmaterial und ein gemeinsames Desorbensmaterial. Obwohl ein solches Doppeladsorbenssystem in einer einzigen Apparatur in einer entworfenen Weise, wie oben erwähnt, laufen könnte, wäre es gewöhnlich unpraktisch, Zwischenprodukt(e) zwischen den Stufen zu speichern und zwischen alternierenden Stufen die erforderliche Verfahrensunterbrechungszeit zu tolerieren.
In der folgenden Diskussion der speziellen Begriffe, die auf die Praxis der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, ist es wichtig zu realisieren, daß, wenn nichts anderes angegeben ist, jeder Begriff für jede der beiden Stufen des Verfahrens anwendbar ist.
Wie hier verwendet, soll der Begriff "Beschickungsstrom" einer fraglichen Stufe einen Strom in dem Verfahren anzeigen der das Beschickungsmaterial zu einer solchen Stufe umfaßt und der dem Adsorbensbett, das mit einer solchen Stufe verbunden ist, zum Zwecke einer Gewinnung der erwünschten Komponente(n) des Beschickungsmaterials zugeführt wird. Der Beschickungsstrom zu einer solchen Stufe wird eine oder mehrere Extraktkomponenten und eine oder mehrere Raffinatkomponenten umfassen. Eine "Extraktkomponente" ist eine chemische Verbindung, die von dem mit einer solchen Stufe verbundenen Adsorbens im Vergleich mit einer "Raffinatkomponente" bevorzugt adsorbiert wird. Normalerweise ist der Begriff "Extraktkomponente" synonym mit dem erwünschten Produkt des Verfahrens. Da jedoch das vorliegende Verfahren einen zweistufigen abweisenden und adsorbierenden Betrieb in bezug auf 2,6-DMN umfaßt, ist dies nicht notwendigerweise so. Beispielsweise wird bei der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens während der zweiten Stufe, d. h. während des Arbeitens des Verfahrens bei 2,6-DMN-extrahierenden Bedingungen, 2,6-DMN selektiv im Vergleich mit anderen in dem Beschickungsmaterial der zweiten Stufe vorhandenem Material adsorbiert und ist die Extraktkomponente, die als das Produkt der zweiten Stufe gewonnen wird.
Man beachte jedoch, daß das 2,6-DMN während der ersten Stufe zu dem Raffinatstrom abgewiesen wird und somit, obwohl 2,6-DMN das erwünschte Produkt des Gesamtverfahrens einer speziellen Stufe ist, nicht die Extraktkomponente der ersten Stufe des Verfahrens ist. Die anderen chemischen Verbindungen, die in dem Beschickungsstrom enthalten waren und die in der ersten Stufe hauptsächlich etwas anderes als das 2,6-DMN sind und die in der zweiten Stufe der bevorzugten Ausführungsform hauptsächlich andere DMN-Isomere sind, werden die Raffinatkomponenten der fraglichen Stufe. In jedem Fall würde im greifbaren Fall der 2,6-DMN-reiche Extrakt der zweiten Stufe des Verfahrens als das Endprodukt des vorliegenden Gesamtverfahrens angesehen werden.
Der Begriff "Extraktstrom" bedeutet einen Strom, der Extraktkomponenten enthält, die ursprünglich in dem Beschickungsstrom zu der fraglichen Stufe enthalten waren und die von dem Adsorbensbett durch den Desorbensstrom desorbiert wurden. Die Zusammensetzung des Extraktstromes, wenn er das Adsorbensbett verläßt, wird normalerweise mit der Zeit variieren und kann im Bereich von etwa 10 mol-% Extraktkomponenten bis etwa 100 mol-% Desorbenskomponenten variieren. Der Begriff "Raffinatstrom" soll einen Strom anzeigen, der aus dem mit der fraglichen Stufe verbundenen Adsorbensbett stammt und der die Hauptmenge der Raffinatkomponenten des Beschickungsstromes zu der fraglichen Stufe enthält. Der Raffinatstrom besteht hauptsächlich aus den unadsorbierten (d. h. abgewiesenen) Komponenten des Beschickungsstromes plus Desorbenskomponenten, die während des Durchgangs durch die Adsorptionszone aufgenommen werden. Sowohl der Extraktstrom als auch der Raffinatstrom geht normalerweise in eine rückvermischte Ansammlungszone, bevor er in die betreffenden Fraktionierkolonnen für eine Abreicherung und Gewinnung des damit verbundenen Desorbensmaterials geht.
Wie hier verwendet, soll der Begriff "Desorbens" eine chemische Verbindung anzeigen, die in der Lage ist, die Extraktkomponente von dem Adsorbensbett zu desorbieren. Ein "Desorbensstrom" ist ein Verfahrensstrom, in welchem das Desorbens zu dem Adsorbensbett getragen wird. Das Desorbens ist vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff, der von den Extrakt- und den Raffinatkomponenten recht leicht durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden kann. Das Desorbens sollte daher einen anderen Siedepunkt, vorzugsweise niedriger als diejenigen der Extrakt- und Raffinatkomponenten haben. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Desorbensstrom in der ersten Stufe und vorzugsweise auch in der zweiten Stufe reich an Toluol oder Chlorbenzol und am meisten bevorzugt Chlorbenzol.
Gestaltungen für die adsorptive Trennzone und die simulierte Fließbettechnik sind in einigen Einzelheiten in den US-Patentschriften 3 392 113, 3 455 815, 4 006 197 und 2 985 589 beschrieben. Diese Literaturstellen beschreiben Betriebsbedingungen und Methoden und Adsorbentien für die Verwendung bei der Trennung von Kohlenwasserstoffen. Weitere Information über adsorptive Techniken und die bevorzugten Arbeitsmethoden - können unter Bezugnahme auf die US-Patentschriften 3 617 504, 4 133 842 und 4 434 051 erhalten werden. Information über ein geeignetes Drehventil ist in der US-Patentschrift 3 040 777 verfügbar.
Eine andere Ausführungsform des Fließsystems mit simuliertem Fließbett, das für die Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist ein hochwirksames simuliertes Fließbettverfahren, das in der US-Patentschrift 4 402 832 von Gerhold beschrieben ist.
Die bevorzugten Betriebsbedingungen für die adsorbenshaltigen Kammern, die in der Trennstufe verwendet werden, schließen eine Temperatur von 20 bis etwa 250ºC und einen Druck von Atmosphärendruck bis etwa 1600 kPa ein. Der Druck wird normalerweise so eingestellt, daß er ausreicht, Flüssigphasenbedingungen in allen Punkten des adsorptiven Trennverfahrens aufrechtzuerhalten. Eine Temperatur von 150 bis 200ºC und ein Druck zwischen 900 und 1300 kPa sind äußerst bevorzugt. Die Adsorbentien, die am meisten für die zweite Stufe der zweistufigen Abtrennung von 2,6-DMN von einem Beschickungsgemisch, das 2,6-DMN und seine Isomeren umfaßt, bevorzugt sind, sind ein mit Kalium ausgetauschtes Zeolithadsorbens vom Typ X und ein Kohlenstoffadsorbens mit einer Porenöffnung einer ausreichenden Größe, um zu gestatten, daß 2,6-DMN- und Desorbensmoleküle ohne ungebührliche Störung Zugang zu ihm haben, wobei beispielsweise solcher Kohlenstoff ein solcher vom im Handel erhältlichen Typ "Typ OL-Carbon" der Calgon Corporation ist.

Kurze Beschreibung der Figur

Die beiliegende Figur ist eine schematische Wiedergabe des Verfahrensflusses eines simulierten Fließbettverfahrens nach dieser Erfindung, die die Wechselbeziehung der beiden Stufen der die vorliegende Erfindung umfassenden Anlage zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Figur

Die beiliegende Figur ist, wie oben gesagt, eine schematische Darstellung des vorliegenden Verfahrens. Linie 1 ist das Ergänzungsdesorbens zu der ersten Stufe des Verfahrens. Linie 23 ist die Desorbenszufuhr zu der ersten Stufe, Linie 2 ist die frische Beschickung zu der ersten Stufe, Linie 3 ist das Extraktprodukt der ersten Stufe, Linie 4 ist das Raffinatprodukt der ersten Stufe, Behälter 5 ist die Adsorbenskammer der ersten Stufe, Linie 6 und Linie 7 sind jeweils das Desorbensprodukt und das Extraktprodukt der ersten Stufe aus dem Behälter 10, der Extrakt-Desorbensgewinnungseinrichtung der ersten Stufe, Linie 8 und Linie 9 sind jeweils das Desorbensprodukt und das Raffinatprodukt der ersten Stufe aus dem Behälter 11, der Raffinat-Desorbensgewinnungseinrichtung der ersten Stufe, Linie 25 ist die Ergänzungsdesorbenszuführung zur Stufe 2, Linie 26 ist ein Teil des gewonnenen Desorbens aus den verschiedenen Desorbensgewinnungseinrichtungen des Verfahrens und ist die Desorbenszuführung zu der zweiten Stufe des Verfahrens, Linie 12 ist die Desorbenszuführung zur Stufe 2, Linie 24 ist der Raffinatmaterialabzug der ersten Stufe, Linie 13 ist wenigstens ein Teil des Raffinatmaterials von Linie 9 der ersten Stufe, wobei dieser Anteil eines solchen Materials die Beschickung zu der zweiten Stufe des Verfahrens umfaßt. Linie 14 ist das Extraktprodukt der zweiten Stufe des Verfahrens, Linie 15 ist das Raffinatprodukt der zweiten Stufe, Linie 16 und Linie 17 sind jeweils die Desorbensgewinnungsströme der Extrakt- und Raffinatgewinnungseinrichtungen der zweiten Stufe, der Behälter 20 und 21, die Linie 18 ist das Extraktprodukt der zweiten Stufe, und Linie 19 ist das Raffinatprodukt der zweiten Stufe. Linie 22 ist der zusammengesetzte Strom der Desorbensströme der Desorbensgewinnungseinrichtung, welcher, wie gezeigt, zurückgeführt wird, um Desorbens für den kontinuierlichen Betrieb der ersten Stufe des Verfahrens zu liefern. Der Behälter 27 ist die Adsorbenskammer der zweiten Stufe.

Beispiele

Die folgenden Beispiele werden dargebracht, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Jedes der drei folgenden Beispiele demonstriert die Brauchbarkeit einer speziellen Ausführungsform der beanspruchten Erfindung, wobei die durch das Beispiel III demonstrierte Ausführungsform am meisten bevorzugt ist. Insofern als keine einzelne Apparatur verfügbar war, die Arbeit auf der Basis der Beispiele durchzuführen, war es erforderlich, die Praxis der zweistufigen Ausführungsformen durch die Alternativpraxis einer jeden Stufe der fraglichen Ausführungsform zu simulieren, um so der Praxis eines benachbarten zweistufigen Verfahrens gleichzukommen. Aus den Daten ist feststellbar, daß eine solche zweistufige Synthese zu einer Diskontinuität in den Zusammensetzungen des Zwischenstufen-Verfahrensstromes führt. Speziell die Zusammensetzung des Raffinatstromes der ersten Stufe ist nicht notwendigerweise äquivalent zu der Zusammensetzung des Beschickungsstromes der zweiten Stufe. In der Tat sind die in den Beispielen für jeden Verfahrensstrom gezeigten Daten tatsächliche Anlagendaten und die oben erwähnte Diskontinuität ist weder ein notwendiges, noch ein erwünschtes Element des vorliegenden Verfahrens, sondern zeigt nur die Flexibilität des vorliegenden Verfahrens bei der Anpassung an Veränderungen in den Zusammensetzungen des Verfahrensstromes.

Beispiel

Eine simulierte Gegenstromfließbettanlage des oben beschriebenen Typs und entsprechend des in Fig. 1 beschriebenen Fließschemas wurde für den Betrieb unter den folgenden Bedingungen hergestellt:
Adsorbenstyp: mit Kalium ausgetauschter Zeolith X
Adsorbensvolumen: 515 cm³
Beschickungsgeschwindigkeit: 28,0 cm³/h
Desorbensgeschwindigkeit: 500 cm³/h
Drehventil-Zykluszeit: 1,0 h
Betriebstemperatur: 200 ºC
Desorbens: 100% Toluol
Beschickungszusammensetzung: Komponente Gew. - %
2,6-DMN 12,5
anderes DMN 57,3
andere Verbindungen 30,2
insgesamt 100,0
Druck: ausreichend für flüssige Phase
Die Anlage wurde unter den obigen Bedingungen in der 2,6-DMN-abweisenden Art betrieben, d. h. in solcher Weise, daß das 2,6-DMN bevorzugt zu dem Raffinatstrom überführt wird. Bei solchem Arbeiten wurden während eines speziellen Versuchlaufs der Anlage 85 cm³/h Raffinatprodukt erhalten.
Raffinatproduktzusammensetzung der ersten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 68,2
andere DMN 2,8
andere Verbindungen 29,0
insgesamt 100,0
Dieser Raffinatstrom der ersten Stufe wurde dann zur Speicherung bei der Vorbereitung für die Stufe 2 im vorliegenden Verfahren geführt.
Für die Stufe 2 wurde die gleiche simulierte Fließbettanlage, die für die Stufe 1 verwendet wurde, für den Betrieb unter den folgenden Bedingungen vorbereitet:
Adsorbenstyp: gleich wie Stufe Nr. 1
Adsorbensvolumen: gleich wie Stufe Nr. 1
Beschickungsgeschwindigkeit: 27,5 cm³/h
Desorbensgeschwindigkeit: 550 cm³/h
Drehventilstufenzeit: 1,0 h
Betriebstemperatur: 175 ºC
Desorbens: 100% Toluol
Druck: ausreichend für flüssige Phase
Während der zweiten Stufe des vorliegenden Verfahrens arbeitete die Anlage bei den obigen Bedingungen in extraktiver Weise, d. h. in solcher Weise, daß das 2,6-DMN bevorzugt zu dem Extraktstrom geführt wird. Die Beschickung zu der Pilotanlage während dieser zweiten Stufe des vorliegenden Verfahrens war ein desorbensfreier Teil der Zusammensetzung des Raffinatproduktes der ersten Stufe, das während einer Zeitdauer und zahlreicher Testläufe erhalten wurde.
Beschickungszusammensetzung der zweiten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 71,5
anderes DMN 1,2
andere Verbindungen 27 3
insgesamt 100,0
Bei solchem Arbeiten wurden 265 cm³/h Extraktprodukt erhalten.
Extraktproduktzusammensetzung der zweiten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 78,2
anderes DMN 1,5
andere Verbindungen 20,3
insgesamt 100,0
Da die erhaltene Extraktproduktreinheit dieser zweiten Stufe (d. h. Gewichtsprozente 2,6- DMN) geringer war als der handelsüblich erwünschte Wert von 90 Gew.-%, wurde eine weitere destillative Fraktionierung durchgeführt, um sonst leicht fraktionierbare Verunreinigungen zu entfernen. Das resultierende Produkt dieser Enddestillation war über 90 Gew.-% 2,6- DMN. Der letztliche Verlust von 2,6-DMN während einer solchen Destillation wäre von der verwendeten Auslegung der Fraktioniereinrichtung abhängig. Es sollte erwähnt werden, daß eine solche Enddestillation erforderlich sein kann, aber nicht erforderlich sein muß, je nach dem Umfang, in welchem Verunreinigungen in der Beschickung zu der ersten Stufe des vorliegenden Verfahrens vorhanden sind. Insofern, als keine Veränderung der Eigenschaften dieser Verunreinigungen im Verlauf des vorliegenden zweistufigen Verfahrens auftritt, kann ein solches Material offensichtlich vor der Verarbeitung in dem vorliegenden Verfahren statt anschließend in Übereinstimmung mit den Anforderungen an die spezielle gewerbliche Installation fraktioniert werden.

Beispiel II

Eine simulierte Gegenstromfließbettpilotanlage des oben beschriebenen Typs wurde für den Betrieb unter den in Beispiel I für die erste Stufe angegebenen Bedingungen vorbereitet, wobei ein Raffinatproduktstrom der ersten Stufe äquivalent zu jenem, das in Beispiel I erhalten wurde, erzeugt wurde. Dieser Produktstrom wurde dann zur Speicherung bei der Vorbereitung der Stufe 2 des vorliegenden Verfahrens geführt.
Für die Stufe 2 wurde eine simulierte Fließbettpilotanlage des gleichen Typs, wie er für die Stufe 1 verwendet wurde, für den Betrieb unter den folgenden Bedingen vorbereitet:
Adsorbenstyp: Calgon-Typ OL-Kohle
Adsorbensvolumen: 515 cm³/h
Beschickungsgeschwindigkeit: 32,4 cm³/h
Desorbensgeschwindigkeit: 666 cm³/h
Drehventilzykluszeit: 1,0 h
Betriebstemperatur: 200ºC
Desorbens: 100% Toluol
Druck: ausreichend für flüssige Phase
Bei solchem Arbeiten wurden 334 cm³/h Extraktprodukt erhalten:
Extraktproduktzusammensetzung der zweiten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 94,2
anderes DMN 1,3
andere Verbindungen 4,5
insgesamt 100,0
So war die Reinheit des letztendlichen 2,6-DMN-Produktes, das nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewonnen wurde, gewerblich annehmbar (d. h. ) 90 Gew.-% 2,6-DMN) ohne die Notwendigkeit, eine Enddestillationsstufe durchzuführen.

Beispiel III

Eine simulierte Gegenstromfließbettpilotanlage des oben beschriebenen Typs wurde für den Betrieb unter den folgenden Bedingungen vorbereitet:
Adsorbenstyp: mit Kalium ausgetauschter Zeolith X
Adsorbensvolumen: 515 cm³
Beschickungsgeschwindigkeit: 28.0 cm³/h
Desorbensgeschwindigkeit: 520 cm³/h
Drehventil-Zykluszeit: 1 ,0 h
Betriebstemperatur: 170 ºC
Desorbens: 100% Monochlorbenzol
Beschickungszusammensetzung: Komponente Gew.- %
2,6-DMN 10,5
anderes DMN 52,2
andere Verbindungen 37 3
insgesamt 100,0
Druck: ausreichend für flüssige Phase
Die Anlage arbeitete unter den obigen Bedingungen in der 2,6-DMN-abweisenden Art, d. h. in solcher Weise, daß das 2,6-DMN bevorzugt zu dem Raffinatstrom geführt wurde. Bei solchem Arbeiten wurden 160 cm³/h Raffinatprodukt erhalten:
Extraktproduktzusammensetzung der ersten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 60,9
anderes DMN 1,1
andere Verbindungen 38.0
insgesamt 100,0
Der Raffinatprodukstrom der ersten Stufe wurde dann zur Speicherung bei der Vorbereitung für die Stufe 2 des vorliegenden Verfahrens geführt.
Für die Stufe 2 wurde eine simulierte Fließbettpilotanlage des gleichen Typs wie für Stufe 1 verwendet, für den Betrieb unter den folgenden Bedingen vorbereitet:
Adsorbenstyp: Calgon-Typ OL-Kohle
Adsorbensvolumen: 515 cm³/h
Beschickungsgeschwindigkeit: 20,6 cm³/h
Desorbensgeschwindigkeit: 525 cm³/h
Betriebstemperatur: 170 ºC
Desorbens: 100% Monochlorbenzol
Die Beschickung zu der Pilotanlage während dieser zweiten Stufe des vorliegenden
Verfahrens war, wie oben gesagt, ein desorbensfreier Anteil des Raffinatproduktes der ersten Stufe. Somit war die Zusammensetzung des Beschickungsstromes zu der Stufe 2 des vorliegenden Verfahrens in diesem Beispiel folgende:
Extraktproduktzusammensetzung der zweiten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 75,4
anderes DMN 1,1
andere Verbindungen 25,5
insgesamt 100,0
Die Anlage wurde unter den obigen Bedingungen in der 2,6-DMN-extrahierenden Weise betrieben, d. h. in solcher Weise, daß das 2,6-DMN bevorzugt zu dem Extraktstrom geführt wurde. Bei solchem Arbeiten wurden 160 cm³/h Extraktprodukt erhalten:
Extraktproduktzusammensetzung der zweiten Stufe (auf desorbensfreier Basis): Komponente Gew.-% 2,6-DMN 95,8
anderes DMN 1,3
andere Verbindungen 2,9
insgesamt 100,0

Diskussion der Beispiele

Allgemein zeigen die obigen Daten, daß die vorliegende zweistufige Erfindung ein 2,6- DMN-selektives System mit adäquaten Selektivitäten für dessen gewerbliche Verwendung liefert. Es wurde speziell gezeigt, daß eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, die Reinheit des 2,6-DMN eines Beschickungsgemisches von etwa 12,5 Gew.-% auf über 78 Gew.-% anzuheben, und es wurde gezeigt, daß dieses Produkt seinerseits leicht durch übliche Destillation fraktionierbar ist, um eine gewerblich annehmbare Endproduktreinheit von über 90 Gew.- % zu erhalten, obwohl ein solches Adsorptions-/Destillationsverfahren nicht die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Die obigen Beispiele II und III demonstrieren auch die Überlegenheit in bezug auf die Endproduktreinheit der bevorzugten und meist bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit jener, die durch das Beispiel I demonstriert wurde. Im Beispiel II war die 2,6-DMN-Produktreinheit höher als 94 Gew.-%, und im Beispiel III überstieg die 2,6-DMN-Produktreinheit 95 Gew.-%. So wurde in beiden Beispielen II und III demonstriert, daß ein gewerblich annehmbares 2,6-DMN-Produkt in einem insgesamt adsorptiven Trennverfahren erhalten werden kann, d. h. ohne das Erfordernis der Enddestillation, Kristallisation oder anderen nichtadsorptiven Trenntechnik nach dem Stand der Technik.

Claims

1. Adsorptives Trennungsverfahren zur Herstellung von gereinigtem 2, 6-Dimethylnaphthalin aus einem Einsatzgemisch aus 2,6-Dimethylnaphthalin und mindestens einem seiner Isomeren, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung des Trennungsverfahrens unter Anwendung zweier getrennter Adsorptionsstufen erfolgt, bei denen jeweils ein simuliertes Adsorptionsmittel-Fließbett verwendet wird, wobei das Verfahren darin besteht, daß man

(i) das Einsatzgemisch zur selektiven Adsorption eines von 2,6-Dimethylnaphthalin verschiedenen Materials aus dem Einsatzgemisch und dessen Trennung von einem Erststufen-Raffinatstrom mit einem selektiven Erststufen-Adsorptionsmittel aus mit Kalium ausgetauschtem X-Zeolith in einer ersten Adsorptionsstufe kontaktiert und die durch das Erststufen-Adsorptionsmittel selektiv adsorbierten Komponenten durch Kontaktieren mit einem Erststufen-Desorptionsmittel aus Toluol oder Chlorbenzol unter Bildung eines Erststufen-Extraktstromes desorbiert, wobei die relativen Strömungsgeschwindigkeiten des Erststufen-Extraktstromes und -Raffinatstromes so eingestellt werden, daß ein gegenüber der Einsatzmischung an 2,6-Dimethylnaphthalin angereicherter Erststufen- Raffinatstrom entsteht, und

(ii) zumindest einen Teil des Erststufen-Raffinatstromes zur selektiven Adsorption von 2,6-Dimethylnaphthalin aus dem Erststufen-Raffinatstrom und dessen Trennung von einem Zweitstufen-Raffinatstrom mit einem selektiven Zweitstufen-Adsorptionsmittel kontaktiert und das durch das Zweitstufen-Adsorptionsmittel selektiv adsorbierte Material durch Kontaktieren mit einem Zweitstufen-Desorptionsmittel unter Bildung eines Zweitstufen-Extraktstromes desorbiert, wobei die relativen Strömungsgeschwindigkeiten des Zweitstufen- Extraktstromes und -Raffinatstromes so eingestellt werden, daß ein gegenüber dem Erststufen-Raffinatstrom an 2,6-Dimethylnaphthalin angereicherter Zweitstufen-Extraktstrom entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweitstufen-Adsorptionsmittel aus einem Kohlenstoffmaterial besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kohlenstoffmaterial um ein Kohlenstoffmaterial mit ausreichend großen Porenöffnungen handelt, um die Adsorption und Desorption des 2,6-Dimethylnaphthalins und des Desorptionsmittels zu gestatten.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kohlenstoffmaterial um ein Material aus Aktivkohle des von der Firma Calgon Corporation, z. B. als Kohle vom Typ OL hergestellten Typs handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweitstufen-Adsorptionsmittel aus mit Kalium ausgetauschten Zeolithmaterialien vom Typ X besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweitstufen-Desorptionsmittel aus Toluol oder Chlorbenzol besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste auch als auch die zweite Adsorptionsstufe bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 200ºC und bei einem zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsphase ausreichend hohen Druck durchgeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die zweite Adsorptionsstufe eine aus einer destillativen Fraktionierung oder Kristallisation bestehende Endstufe durchgeführt wird.